[发明专利]一种功率器件封装结构及方法

说明书

本发明提供一种功率器件封装结构及方法，该功率器件封装结构包括：第一组件、至少一个发射极上金属片和至少一个功率器件，至少一个发射极上金属片与至少一个功率器件一一对应设置；第一组件从上至下依次包括发射极顶板、第一弹簧、挡板及第二弹簧，第一弹簧和第二弹簧均为至少一个，第一弹簧、第二弹簧与发射极上金属片一一对应设置；第一组件设置在至少一个发射极上金属片上，至少一个发射极上金属片设置在至少一个功率器件上，功率器件的发射极在功率器件上侧；功率器件的栅极在功率器件上侧，通过栅极探针连接至挡板上。相比现有采用引线键合的方式将功率器件的栅极引出的方案，本发明避免了寄生电感的增加，增强了功率器件的可靠性。

技术领域

本发明涉及半导体封装技术领域，具体涉及一种功率器件封装结构及方法。

背景技术

绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)属于电压控制型电力电子器件，具有输入阻抗大、驱动功率小、控制电路简单、开关损耗小、开关速度快、工作频率高、元件容量大、无吸收电路等优点，已广泛应用于工业变流、电力牵引等领域。压接封装是大功率IGBT最新的封装形式，与传统的焊接型IGBT(Soldered IGBTModule)相比，压接型IGBT(Press-pack IGBT)利用压力实现热力学和电气的连接，并保证了双面散热。因此，压接型IGBT被认为是大功率以及输出功率有大幅波动的应用场合的理想器件，能满足高压直流输电和新能源并网对开关器件的要求，且可靠性很高，能满足电力系统对供电高可靠性的要求。

目前，压接型IGBT主要分为刚性电极压接和碟簧的弹性电极压接。刚性压接中，芯片同上下两侧的电极刚性接触，压力均布效果较差。弹性电极压接通过将芯片一侧的刚性电极更改为弹性电极，有效提升了压力分布的均匀性。

在目前的弹性电极压接中，功率芯片上的栅极通过引线键合的方式引出，这种方式一方面会使寄生电感增加，另一方面，引线键合可靠性要弱于全压接接触方式，因此，长期服役条件下，引线键合方式更容易存在失效隐患。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明提出了一种功率器件封装结构及方法，用以解决现有弹性电极压接技术中，通过引线键合的方式将功率器件的栅极引出，寄生电感增加及可靠性低的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种功率器件封装结构，包括：第一组件、至少一个发射极上金属片和至少一个功率器件，所述至少一个发射极上金属片与所述至少一个功率器件一一对应设置；所述第一组件从上至下依次包括发射极顶板、第一弹簧、挡板及第二弹簧，所述第一弹簧和第二弹簧均为至少一个，且所述第一弹簧、第二弹簧与所述发射极上金属片一一对应设置；所述第一组件设置在所述至少一个发射极上金属片上，所述至少一个发射极上金属片设置在所述至少一个功率器件上，所述功率器件的发射极在所述功率器件的上侧；所述功率器件的栅极在所述功率器件的上侧，通过栅极探针连接至所述挡板上。

在一实施例中，所述栅极探针为贴片式弹簧探针。

在一实施例中，各所述功率器件的栅极在所述挡板上并联后，从所述挡板引出至所述功率器件封装结构的顶部。

在一实施例中，所述第一组件的材料为铜或铜与锡的合金。

在一实施例中，所述功率器件封装结构还包括：集电极底板和绝缘框架；所述功率器件固定设置于所述集电极底板上，所述功率器件的集电极位于所述功率器件的下侧；所述绝缘框架与所述集电极底板之间固定连接。

在一实施例中，所述发射极上金属片和集电极底板的材质相同，为金属钼或金属基复合材料可伐合金；所述金属基复合材料可伐合金为金属钼与硅的合金或金属钼与铝的合金。